Nimmt Nebel wirklich überall ab? - Eine neue Langzeit-Nebelklimatologie für Europa, basierend auf generationenübergreifenden Satellitendaten aus der geostationären Umlaufbahn (SatFogClim)

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Bendix; Dr. Sebastian Egli
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie ; Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449977557

Nebel hat eine hohe sozioökonomische und ökologische Relevanz (Wasserquelle, Sichtbehinderung im Verkehr, Destabilisierung des Stromnetzes, ...). Aufgrund seiner hohen Albedo beeinflusst er außerdem die Strahlungsbilanz der Atmosphäre. Dabei ist die genaue Bezifferung des Einflusses von niedrigen Wolken und Nebel auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre ein großer Unsicherheitsfaktor bei der Bewertung zukünftiger Klimaszenarien.Aktuelle Langzeituntersuchungen zum Nebelvorkommen auf Stationsbasis haben gezeigt, dass (mindestens) seit den 60er Jahren weltweit eine Abnahme der Nebelhäufigkeit zu verzeichnen ist. Allerdings handelt es sich hierbei nur um punktuelle Beobachtungen, die den Einfluss verschiedener Landbedeckungsformen nicht erfassen können und die auch wenig repräsentativ für exponierte Lagen der Mittel- und Hochgebirge sind.Um diese Einflüsse untersuchen zu können, wächst der Bedarf an langen homogenen Zeitreihen räumlich flächendeckender Daten zur Nebelverteilung. Die Antragsteller konnten zwar auf der Basis eines geostationären Satellitensystems (Meteosat Second Generation - MSG) flächenhafte Informationen zur Nebelverteilung in Europa seit dem Jahr 2006 gewinnen. Diese Zeitreihe reicht allerdings noch nicht für klimatologische Untersuchungen aus.Ganz aktuell ist jedoch der Datensatz der Vorgänger-Satellitenreihe (Meteosat First Generation - MFG) durch Interkalibrierung und Bereinigung der Sensordegradation homogenisiert worden und steht somit für den Zeitraum 1982-2004 zur wissenschaftlichen Auswertung zur Verfügung. Der Datensatz ist damit prinzipiell für die Ableitung einer langjährigen Nebelklimatologie geeignet, muss aber mit dem deutlich umfangreicheren MSG-System konsistent verarbeitet werden.Insgesamt ergeben sich zwei umfassende Forschungsdefizite: Es fehlt eine konsistente Methodik, mit der für den gesamten Datensatz von MFG und MSG (1982 bis heute) ein homogenes Bodennebelprodukt (Tag und Nacht, 30 minütige Auflösung) für Europa erstellt werden kann. Es ist nicht klar, wie sich Bodennebel in der gesamten Fläche (Tief- bis Hochlagen) und über verschiedene Wetterlagen (z.B. Strahlungslagen versus Advektionslagen) im Zuge des Umweltwandels entwickelt.Ausgehend von diesen Forschungsdefiziten ergeben sich für das Forschungsvorhaben die folgenden Ziele: Das von den Antragstellern entwickelte Nebelerkennungsverfahren soll mit Hilfe maschineller Lernverfahren auf die MFG-Satellitenreihe (1982-2006) weiterentwickelt und angepasst werden. Darauf aufbauend soll die Erstellung eines über die gesamte Zeitreihe konsistenten Nebeldatensatzes mit raumzeitlich hoher Auflösung und flächenhafter Abdeckung sowie eine daraus ableitbare wetterlagenbasierte Nebelklimatologie erfolgen. Der Datensatz soll dazu verwendet werden, räumlich-klimatologische Trends in der Nebelverteilung getrennt nach unterschiedlichen Nebeltypen sowie abhängig von Topographie und Landnutzung sowie der jeweils vorherrschenden Wetterlage zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen